超材料是一种利用人工结构作为功能单元构筑的特殊材料，能够引入空间变化的电磁响应，具有电磁特性可任意设计的优良特性。超材料能够被设计成不同结构从而实现不同的功能，极大地拓宽了功能性元器件的设计空间。
　　吸波器是一种对特定波段进行吸收而减少电磁波透射和反射的元器件。不对称传输器是指光由正向传输能透过器件，而由反向传输不能透过器件的一种单向传输器件。作为全光设备中的重要元器件，基于超材料设计的吸波器和不对称传输器在光通信和量子计算等领域具有重要的研究意义。
　　本文的研究包括两个方面：第一是基于氧化铟锡(ITO)超材料的吸波器件，能够实现双宽带吸波特性，第二是基于亚波长不对称金属光栅的超材料，用于实现窄带宽的不对称传输。
　　关于双宽带超材料吸波器件，我们设计了一种基于ITO的全介质超材料，并利用时域有限差分法进行了一系列的仿真研究，讨论了不同结构参数情况下的吸波性能和整体吸波结构的等效阻抗。研究结果表明，该超材料吸波器在4.4μm-7.8μm和9.8μm-13μm这两个较宽的波段范围实现高吸收，且具有偏振不相关的特性，可以作为理想的集成吸波器件。该工作为多宽带吸波器的设计提供了一种新的理念。
　　同时，我们还提出了一种针对特定波长的窄带宽不对称传输器件。其采用亚波长的不对称金属光栅结构，在优化选取光栅结构参数情况下，表面等离子激元能够单向激发、高效隧穿和直接解耦合。针对特定波长的电磁波，该器件具有高的正向透射率和近零的反向透射率、高的不对称传输对比度和高的品质因数。该不对称传输器在610nm处的工作带宽低至6.7nm，品质因数Q约为91，对比度高达26.8dB，正向透射率高达0.72，反向透射率低至0.0015。该工作为设计特定波长处窄带宽、高对比度、高品质因数的不对称集成光学器件提供了新的解决方案。